《核酸和核苷酸代谢》PPT课件

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1、第13章核酸和核苷酸代谢教学目的：1.了解核苷酸分解过程的概况。2.掌握嘌呤核苷酸生物合成的特点。3.熟悉遗传密码的基本特性。4.掌握DNA聚合酶的反应特点。5.熟悉DNA半保留式复制的意义。教学重点：1.核苷酸生物合成的特点2.DNA聚合酶的反应特点。1核酸的基本单位是核苷酸。遗传信息的复制、转录和翻译都与核酸代谢有关，核酸代谢与核苷酸代谢密切关联。核苷酸几乎参与细胞中的所有生化过程。核苷酸的作用：①三磷酸核苷酸是核酸生物合成的前体。②ATP是生物能量代谢中的通用载体，GTP是推动重要生物过程的能量供体。③核苷酸衍

2、生物是许多生物合成反应的活性中间物。④腺苷酸是三种重要辅酶(烟酰胺核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸和辅酶A)的组分。⑤cAMP和cGMP作为细胞内第二信使，调节细胞功能和基因表达。2一核酸和核苷酸的分解代谢动物和异养型微生物可分泌消化酶类来分解食物或体外的核蛋白或核酸类物质，以获得各种核苷酸。核酸核苷酸核酸酶磷酸二酯酶核苷酸核苷酸酶核苷+磷酸核苷磷酸化酶碱基+1-P-戊糖碱基+戊糖核苷酶核苷3核酸是由许多核苷酸以3',5'―磷酸二酯键连接而成的大分子化合物。核酸分解代谢的第一步是水解连接核苷酸之间的磷酸二酯键，生成低级多核

3、苷酸或单核苷酸。磷酸二酯酶(核酸酶)可催化这一解聚作用。水解RNA的酶称核糖核酸酶，水解DNA的酶称脱氧核糖核酸酶。能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶称核酸内切酶，从核酸链的一端逐步水解下核苷酸的酶称外切酶。细胞内的核酸都不是恒定不变的，细胞内的各种核酸酶参与了核酸的代谢。1核酸的解聚作用42核苷酸的降解核苷酸水解下磷酸成为核苷。生物体内广泛存在的磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化这一反应。非特异性的磷酸单酯酶对所有核苷酸都能作用，特异性强的磷酸单酯酶只能水解3'―核苷酸或5'―核苷酸。核苷经核苷酶催化分解为嘌呤碱或嘧啶碱和戊糖

4、。分解核苷的酶有核苷磷酸化酶和核苷水解酶。碱基+戊糖核苷水解酶核苷+H2O核苷+磷酸核苷磷酸化酶碱基+戊糖-1-磷酸53嘌呤碱的分解不同生物分解嘌呤的能力不同，代谢产物也不相同。灵长类和鸟类动物的嘌呤降解终产物是尿酸；非灵长类的哺乳动物和腹足类动物是尿囊素；硬骨鱼类将尿囊素分解为尿囊酸；两栖类则将尿囊酸分解为尿素和乙醛酸；甲壳类动物将嘌呤分解为CO2和NH3。腺嘌呤和鸟嘌呤在相应的脱氨酶作用下水解脱氨基，分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤。次黄嘌呤和黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶催化下转变为尿酸。尿酸最终降解为CO2和NH3。64嘧啶碱

5、的分解胞嘧啶先脱氨转变为尿嘧啶，尿嘧啶经还原、开环水解，最后生成NH3、CO2和β-丙氨酸。β-丙氨酸经转氨作用脱去氨基后参加有机酸代谢。胸腺嘧啶经还原、开环水解生成NH3、CO2和β-氨基异丁酸，后者脱去氨基后参加有机酸代谢。7二核苷酸的合成1嘌呤核糖核苷酸的合成生物利用CO2、甲酸盐、谷氨酰胺、天冬氨酸和甘氨酸等简单前体物质作为合成嘌呤环的前体。CO2天冬氨酸N10-甲酰四氢叶酸谷氨酰胺(酰胺氮)甘氨酸N10-甲酰四氢叶酸嘌呤环的元素来源8①合成过程是在5'-磷酸核糖基础上进行的。②组成嘌呤环的各元素是逐个垒加到

6、核糖的C1上去的，先合成咪唑环，再合成骈嘧啶环。随着嘌呤环的生成，5'-核苷酸应运而生。第一个被合成的核苷酸是IMP。③AMP、GMP是由IMP转化生成的。嘌呤核苷酸生物合成的特点：9生物利用现有嘌呤、嘧啶或核苷合成核苷酸的过程称为半合成途径。嘌呤碱+1-磷酸核糖嘌呤核苷+Pi嘌呤碱+PRPP嘌呤核苷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸激酶核苷酸焦磷酸化酶10嘧啶环各元素来源来自天冬氨酸来自氨甲酰磷酸2嘧啶核糖核苷酸的合成嘧啶环是以天冬氨酸、谷酰胺、CO2为前体物质合成的。113脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成不是从脱氧核糖起

7、始的，而是先合成相应的核苷酸后，再通过还原作用使其中的核糖脱氧转变成为脱氧核苷酸。催化此还原反应的酶体系包括核糖核苷酸还原酶、硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶及FAD、NADP等因子。12硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白-(SH)2(还原型)硫氧还蛋白-S2(氧化型)核糖核苷酸还原酶(B1和B2)核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸+H2O脱氧核糖核苷酸的形成13三遗传信息1DNA是遗传信息的携带分子1)细胞含有恒定量的DNA2)DNA是细菌的转化因子3)病毒是游离的遗传因子4)基因是DNA的一段序列5)DNA重组技术促进了生物学

8、的发展142RNA使遗传信息得以表达1)RNA参与蛋白质的合成2)RNA进行信息加工3)RNA干扰4)RNA的表型效应5)RNA对基因的解读153遗传密码的破译mRNA是指导蛋白质合成的直接模板，是由四种核苷酸组成的。如果由两个碱基决定一个氨基酸在肽链中的位置，则只有16组二联体，不能满足20种氨基酸编码的需要；如果每三个碱基编码一个氨基酸，可